长江下游地区晚泥盆世石松植物研究

As the most derived lycopsids, the Isoëtales sensu lato representatives were the most conspicuous plants of the Late Carboniferous coal-swamp ecosystem of the world. In fact, this group had occurred in the Late Devonian of South China. The occurrence of such lycopsids and other vascular plants is an important cause of the rapid decline of atmospheric pCO2 in the Devonian. Presently, the Late Devonian lycopsids need detailed study in biology, phylogeny and paleoenvironment. This project intends to focus on the Late Devonian lycopsid fossils in the lower reaches of Yangtze River. Based on several experiment methods, we will try to reveal new morphological and anatomical information, improve the knowledge of named plants, describe new plants and discuss their evolutionary significance. Following these works, character analysis and coding of isoetaleans and related plants will be renewed to improve the data matrix. A complete and stable phylogenetic tree will be set up by cladistic analysis in order to discuss the affinity of these plants. Besides, this project will analysis the δ13C value of the plant fossils with carbon preserved and collected, and try to reconstruct the pCO2 and stable carbon isotope ratio of paleo-atmosphere.

石松植物中演化程度最高的广义水韭目是全球晚石炭世沼泽森林生态系统的优势群体，它们在晚泥盆世已经出现于华南地区，与其他维管植物共同成为大气二氧化碳浓度大幅下降的重要原因。目前，还需要加强该时期石松植物在生物学、系统发育学和古环境学方面的工作。本项目拟研究长江下游地区晚泥盆世的石松植物，通过多种实验方法揭示其形态学、解剖学等方面的新信息，完善已有植物的特征并认识新植物，从而探讨它们的演化意义。对广义水韭目及相关植物重新进行性状分析和编码，补充已有性状矩阵并采用分支分析的方法获得完整且稳定的系统发育树，最终探讨这些植物的亲缘关系。另外，项目拟采集植物碳质成分进行碳同位素测试并得到相关数据，尝试恢复古大气二氧化碳分压和稳定碳同位素组成等环境因素。

石松类是维管植物较早出现的类群之一，始现于志留纪晚期，在石炭纪多样性达到高峰，以高大乔木为主的广义水韭目成为沼泽森林生态系统的优势类群。分支系统学研究表明，具单性孢子叶球的双孢子叶球亚目是广义水韭目中演化程度最高的类群。该类群起源于晚泥盆世，但化石材料少，研究程度低，影响了对其谱系演化的认识。亚鳞木Sublepidodendron和小孢穗Minostrobus是华南晚泥盆世重要的双孢子叶球亚目石松植物，然而，由于化石保存或研究方法的原因，这两个属中某些种的小孢子叶球、营养结构和生活习性等方面的特征仍未得到清楚的认识。.基于安徽巢湖五通组擂鼓台段的巢湖小孢穗Minostrobus chaohuensis和浙江长兴五通组观山段的葛利普亚鳞木Sublepidodendron grabaui的新标本，本文运用标本修雕、包埋切片、连续磨片、扫描电镜、酸浸解等方法对这两种植物进行了详细的形态学、解剖学等方面的研究，得到如下主要结果：.Minostrobus chaohuensis的营养轴等二分枝。主干直径可达55 mm，具有螺旋排列的叶座。主干和较粗枝具有长纺锤形叶座，间隔带可见纵向纹饰。叶座上可见叶舌穴，倒披针形叶痕以及维管束痕。末级枝宿存有披针形的营养叶，叶基呈菱形。小孢子叶球圆柱形，孢子叶包括具翅的叶柄和长三角形的叶片。孢子囊具有单层柱状细胞构成的囊壁，内含亚孢原垫。小孢子具赤道环。通过与其他相关广义水韭目植物的比较，限定了叶座、叶基、叶痕、假叶痕等术语的使用范围，确定了Minostrobus chaohuensis的乔木性状，其多次等二分叉的分枝系统为研究广义水韭目生活习性的演化提供了新的材料。.Sublepidodendron grabaui同时具有等二分叉和假单轴的分枝系统。假单轴分枝的母轴没有次生生长，中柱具髓，枝迹呈不规则螺旋排列。侧枝具实心外始式初生木质部。假单轴分枝可能属于树冠或者是主干侧枝的一部分。小孢子叶球包含Lycospora granulata类群的小孢子。Sublepidodendron grabaui 具单性孢子叶球的性状得到确认，进一步支持了将亚鳞木科归入双孢子叶球亚目的分类意见。Lycospora granulata类群的小孢子被证明即可产生于双性孢子叶球也可产生于单性的小孢子叶球。